Cómo el hidrógeno verde puede contribuir en la lucha contra el cambio climático

El hidrógeno verde, aquel que se obtiene a partir de energías renovables, gana protagonismo como alternativa en el proceso de descarbonización de Europa. Te contamos cómo se usa este compuesto para obtener electricidad.

Planta de producción de hidrógeno verde Shutterstock.

Europa ha empezado a recorrer el camino hacia una transición energética que permita la descarbonización de todos los sectores. En ese proceso, el hidrógeno verde actúa como piedra angular de un sistema energético que sea climáticamente neutro para 2050. Pero ¿puede este compuesto posicionarse como una alternativa a los combustibles fósiles?  

¿Qué es el hidrógeno verde?

El universo está compuesto por un 75% de hidrógeno, pero en la Tierra siempre está presente en combinación con otras moléculas, como con el oxígeno para crear el agua. Esto supone un obstáculo para su utilización como materia prima. Para poder emplearlo es necesario llevar a cabo un proceso químico para separarlo del resto de elementos. Es lo que se conoce como un vector energético. 
El empleo del hidrógeno en la industria no es algo nuevo. Tanto es así que su consumo se ha triplicado desde 1975, según los datos de la Agencia Internacional de la Energía (IEA).

Gráfico: Newtral  Fuente: IEA  Descargar los datos  Insertar  Creado con Datawrapper

El problema reside en que, en la actualidad, la mayor parte de ese hidrógeno se obtiene mediante el empleo de hidrocarburos, un proceso altamente contaminante. La IEA calcula que la producción de hidrógeno para industrias químicas y refinerías asume el 6% del uso mundial de gas natural y el 2% del consumo de carbón. Además, es responsable de 830 millones de toneladas de emisiones anuales de dióxido de carbono, lo que equivale a las emisiones de Indonesia y Reino Unido juntas. 

Como alternativa, se están desarrollando proyectos basados en el empleo de hidrógeno verde que se obtiene a través de energías renovables. 

Descomponer la molécula del agua: así se produce el hidrógeno verde

El método más conocido para producir hidrógeno verde es la electrólisis del agua, que  consiste en descomponer la molécula del agua en sus elementos: oxígeno e hidrógeno. Para conseguirlo, se aplica una corriente eléctrica continua en un dispositivo electroquímico denominado electrolizador. La electricidad para llevar a cabo ese proceso se obtiene de fuentes renovables, como la eólica o la solar.

Ese hidrógeno se almacena en tanques específicos y es canalizado para ser empleado bien  como fuente de calor o bien como energía eléctrica mediante una pila de combustible. En ese mecanismo, el hidrógeno en estado gaseoso se vuelve a mezclar con oxígeno para obtener energía eléctrica. Esto supone que el único residuo procedente de todo el proceso es el agua.

Una alternativa sostenible para el transporte 

Una de las principales ventajas de este compuesto, es su versatilidad. “El hidrógeno es muy flexible porque se puede transformar en electricidad pero también en calor. Esto permite que pueda usarse no solo en las pilas de combustible, sino también en otros equipos que ya están desarrollados como los motores o las turbinas”, apunta Eva Llera, profesora del  Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad de Zaragoza. A ello se une su facilidad para almacenarlo, tanto en estado gaseoso como líquido, y transportarlo. 

El hidrógeno verde ha ganado fuerza como un posible aliado en algunos sectores que son muy difíciles de descarbonizar. Así, se estudia su uso especialmente en la producción de hierro y acero, la aviación, el transporte marítimo, el transporte por carretera de larga distancia y el calor para edificios, según apunta la revista científica Science.  

“El hidrógeno puede ser sustituto del combustible de nuestros coches”, explica Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno (AeH2). “Estos automóviles son eléctricos y llevan un tanque con cuatro ó cinco kilogramos de hidrógeno y una pila de combustible donde ese gas se transforma en electricidad. Tienen una autonomía superior a los 400 kilómetros”, añade. 

Actualmente hay alrededor de 11.200 automóviles impulsados ​​por hidrógeno en las carreteras de todo el mundo. Los objetivos gubernamentales existentes exigen que ese número aumente a 2,5 millones para 2030, según la IEA. Sin embargo, alcanzar esas metas se antoja como un desafío mayúsculo y uno de los obstáculos es que producir este tipo de hidrógeno es caro. 

El coste, una barrera para su implementación

El coste de producción del hidrógeno verde está determinado por el precio de la electricidad renovable, el coste de inversión del electrolizador y sus horas de funcionamiento. “Hace falta una intervención pública o para hacer los combustibles fósiles más caros y el hidrógeno más competitivo o para ayudar a que el hidrógeno sea más barato de forma que los costes vayan bajando”, explica a Newtral.es Alejandro Núñez-Jiménez, investigador de políticas energéticas en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich.

“Ahora mismo un kilo de hidrógeno gris – aquel que se obtiene mediante el reformado de combustibles fósiles y conlleva importantes emisiones de CO2-, cuesta entre 1,5 y 2 euros, mientras que el precio del hidrógeno verde, lo poco que se produce, se sitúa en los 5,5 euros el kilogramo”, apunta Brey. Según un informe de la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA), el hidrógeno producido con electricidad renovable podría ser rentable a partir de 2030. 

Sin embargo, no es la principal limitación que tiene por delante el hidrógeno como combustible, también es determinante la falta de infraestructura. ”Un vehículo que emplea hidrógeno no es mucho más caro que una berlina de alta gama, en torno a los 60.000 euros, lo que ocurre es que no tenemos una red suficiente de estaciones de servicio de hidrógeno”, detalla Brey.

Fuentes

Agencia Internacional de la Energía (IEA)

Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA)

Eva Llera, profesora del Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad de Zaragoza

Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno

Alejandro Núñez-Jiménez, investigador de políticas energéticas en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich

Revista Science

Entre 13 y 52 kWh, así es la batería residencial de Sunpower con la que podremos lograr la independencia energética

Con los precios de la electricidad disparados, y ahora con cambios normativos que hace de la compensación de excedentes un negocio complicado, las baterías de respaldo para el hogar han regresados como una alternativa cada vez más interesante. Ahora la norteamericana Sunpower ha presentado su última propuesta, SunVault. Un sistema escalable pensado para los que busquen independizarse parcial o totalmente de la red.

La oferta supone un sistema escalable pensado desde el principio para poder añadir módulos fácilmente para aumentar la capacidad según sea necesario, incluyendo la posibilidad de añadir varios inversores.

Habrá hasta cinco configuraciones disponibles, con capacidades de entre 13 kWh, 19,5 kWh, 26 kWh, 39 kWh y 52 kWh, y dos potencias de descarga que van desde los 6.8 kW nominales para la versiones de 13  19 y 26 kWh, mientras que las de 39 y 52 kWh podrán llegar a los 13 kW.

En todos los casos, las baterías utilizan celdas de litio-ferrofosfato (LFP) y tienen una eficiencia de más del 86%. Su voltaje interno nominal es de 51,2 V y la corriente de salida de respaldo continua máxima (CA) es de 28,3 A. Estas pueden funcionar con un rango de temperatura ambiente de -20 C a 45 C y cuentan con un nivel de protección IP54. Todo con una garantía de 10 años sin límite de ciclos de carga y descarga.

Gracias a esta solución, desde Sunpower se ha indicado que cada cliente podrá adaptar la instalación a sus necesidades. Desde el que busca solo cubrir la demanda de la vivienda, como el que quiere además poder recargar su coche eléctrico incluso cuando no haya aporte de la instalación solar.

Y es que según la calculadora interactiva que disponen en su web, podemos ver la autonomía que nos ofrecerá la batería una vez cargada, y que va desde los dos días y medio para una única batería teniendo en cuenta el consumo medio de una vivienda contando su iluminación, nevera y televisión y ordenadores, que bajarían hasta los «un día y 9 horas» añadiendo un coche eléctrico.

Eso con una unidad. Si añadimos más vemos como con esta configuración, iluminación, nevera, televisión y ordenadores y coche eléctrico, con dos baterías podremos extender nuestra independencia hasta los 2 días y 2 horas, por lo que con cuatro baterías, podremos superar los cinco días sin necesidad de electricidad desde la red.

Fuente: Sunpower

Ventajas y desventajas de la calefacción por suelo radiante

La calefacción por suelo radiante es una tecnología alternativa para la calefacción que sirve para sustituir a los clásicos radiadores. Conoce sus principales ventajas y desventajas.

Ventajas y desventajas de la calefacción por suelo radiante
Suelo radiante. Imagen: Studiovin Shutterstock

Calefacción por suelo radiante.

La calefacción por suelo radiante es un sistema de tuberías por el que circula el agua caliente. Permite que las habitaciones de una vivienda mantengan una temperatura constante.

La tubería está empotrada en el suelo. Puede ser colocada en todo tipo de suelos, ya sea suelo flotante, madera, piedra, vinilo o moqueta.

El sistema requiere una caldera de gas o pellets de madera para calentar el agua y hacerla circular. Este equipo requiere de un mantenimiento mínimo de forma regular. Si finalmente optáis por caldera de gas, os recomendamos que os informéis más en calderasdegas sobre cual elegir.

Cada habitación requiere de la colocación de un termostato que sirve para controlar la circulación del agua en las tuberías. Estos aparatos permiten que la temperatura ambiente en la habitación sea la óptima.

Un poco de historia.

Hace unos 30 años, la idea de la calefacción por suelo radiante era un lujo reservado a la élite. Los afortunados. Pero el anhelo de tener los pies calientes se remonta a mucho antes.

Ya en el año 5.000 a.C. se encontraron los primeros tipos de Kang y Dikang (suelo radiante) en China, mientras que en Corea se usaban formas primitivas de Ondol (piedra caliente).

Los griegos y los romanos siguieron el ejemplo a mayor escala hacia el 500 a.C., y el calor bajo los pies se consideraba esencial para los baños romanos.

Por suerte, hoy en día no necesitamos una hoguera para hacer nuestra propia calefacción por suelo radiante. Los avances tecnológicos y la comprensión de la calefacción por suelo radiante la han convertido en la opción preferida en muchas viviendas de nueva construcción, con unos costes de ciclo de vida comparables a los de los radiadores tradicionales.

Recomendable para edificios nuevos.

No se recomienda para reformas ya que este sistema de calefacción eleva la altura del suelo en centímetro y medio. Además, puede requerir cortar las puertas, quitar el suelo, entre otras incomodidades.

Instalación suelo radiante. Imagen: Wolfgang Filser Shutterstock

¿Cómo funciona el sistema de suelo radiante?

Se basa en la inercia térmica, ya que calienta el suelo para que a su vez este caliente el aire de la vivienda (de abajo hacia arriba).

Tipos de calefacción por suelo radiante.

Hay dos tipos de calefacción por suelo radiante: los eléctricos y los de agua.

Los calefactores eléctricos usan el cableado a través de la superficie de la habitación en cuestión y son bastante fáciles de instalar. Pueden instalarse en una parte de la habitación o repartidos por toda ella. Son un poco más caros que los de agua, aunque esto depende de tu proveedor de electricidad actual, por lo que muchos sólo tienen cubierta una parte de la habitación para compensar el coste. En cualquier caso, sigue siendo más económico que la alternativa del radiador.

La calefacción por suelo radiante a base de agua utiliza tubos en lugar de cables para calentar la casa, que se conecta a la caldera. La desventaja es que su instalación es más complicada que la de sus homólogos eléctricos y puede no ser aplicable en determinados inmuebles.

Ventajas de la calefacción por suelo radiante.

  • Tiene bajo consumo eléctrico.
  • La calefacción es más uniforme.
  • Al no usar el radiador convencional, permite más espacio libre en las habitaciones.
  • Es cómoda y segura.
  • Es fácil de instalar en nuevas viviendas.

Menor consumo de energía.

Una de las mayores ventajas de la calefacción por suelo radiante es que puede ser mucho más eficiente energéticamente que los típicos radiadores tradicionales.

Esto se debe a que el calor se distribuye uniformemente por toda la habitación, convirtiendo el propio suelo en lo que se conoce como un «calentador radiante». De este modo, la calefacción no tiene que estar encendida durante mucho tiempo antes de que toda la habitación alcance la temperatura deseada, con lo que se ahorra energía.

Los radiadores sólo calientan las zonas en las que se encuentran, lo que hace que las temperaturas sean desiguales y que haya varias zonas frías en la habitación.

Como los calefactores de suelo se reparten por toda la superficie del suelo, mantendrán una temperatura equilibrada y no dejarán puntos fríos sin calor.

Además, los radiadores tienen que alcanzar una temperatura mucho más alta para calentar una habitación que sus homólogos de suelo radiante y utilizan mucha más energía en el proceso.

Más espacio en tu casa.

La ventaja más evidente de la calefacción por suelo radiante es que no necesitarás ningún radiador visible.

Aunque nos hemos acostumbrado a su presencia en el hogar, los radiadores pueden ser incómodos, especialmente si la habitación es más pequeña.

Con la calefacción por suelo radiante, las paredes quedan libres para hacer lo que se quiera con ellas.

Mejor experiencia.

Los radiadores hacen lo mínimo cuando se trata de calentar su casa. Eso no quiere decir que no sean una opción viable, pero en lo que respecta a la eficiencia y el confort, los sistemas de suelo radiante están a un nivel superior a sus homólogos más antiguos. Por ejemplo, si en su salón tiene un radiador situado justo al lado de tu sofá, puede resultar bastante incómodo rápidamente.

Esto se debe a que el calor está localizado en una zona y se calienta mucho más que la temperatura de un calefactor de suelo. Así que, en lugar de conseguir una habitación con calefacción uniforme, se obtiene un punto demasiado caliente y una gran parte del espacio demasiado fría. Además, los radiadores pueden resecar el aire y agravar problemas de salud como el asma.

Poco o ningún mantenimiento.

Los radiadores de suelo requieren muy poco mantenimiento, ya que, una vez terminada la instalación inicial, prácticamente no es necesario ningún otro mantenimiento.

En el caso de los radiadores de suelo eléctricos, el mantenimiento es poco frecuente, aunque los sistemas de agua necesitarán alguna que otra revisión para asegurarse de que todo funciona correctamente.

Esto hace que sean mucho mejores que las alternativas con caldera o eléctricas, ya que esos dispositivos más antiguos pueden sufrir múltiples averías o fallos de funcionamiento a lo largo de su vida útil.

Mayor control.

Los radiadores convencionales suelen depender de un único termostato que ajusta la temperatura de todas las habitaciones de la casa, pero los sistemas de calefacción por suelo radiante pueden ser mucho más específicos.

Funcionan mediante un software que puede regular el calor en cada habitación. Esto evita el desperdicio de energía, ya que las habitaciones que no se utilizan no necesitan ser calentadas, y también le permite ahorrar un poco de dinero. También permite una mayor comodidad, ya que el software de control puede manejarse incluso con un smartphone o una tablet.

El sistema funciona con agua caliente a baja temperatura (35 °C). Funciona también con aerotermia y geotermia, es decir, está diseñada para trabajar con equipos a bajas temperaturas.

Desventajas de la calefacción por suelo radiante.

A veces, el agua que se envía al suelo puede tener una temperatura muy elevada, lo que puede generar molestias en los pies.

Es una instalación que no está al acceso de todas las personas. Suele ser costosa y requiere que la propiedad sea nueva, dado los inconvenientes que genera si el edificio necesita remodelación.

  • Coste – El coste inicial puede ser considerable y la instalación del sistema puede causar muchos trastornos en tu casa. En los edificios antiguos, crear las condiciones adecuadas bajo el suelo también puede resultar caro.
  • Tiempo – La calefacción por suelo radiante tarda más en encenderse que un radiador, por lo que hay que utilizar un temporizador para predecir cuándo se quiere calor en determinadas habitaciones.
  • Mobiliario – No se puede usar debajo de algunos muebles o accesorios, lo que limita la forma de organizar la casa. Es posible que los artículos grandes y pesados tengan que desaparecer por completo.
  • Instalación – Si optas por un sistema de agua, tendrás que pagar a un profesional para que lo instale. Por otro lado, los sistemas más pequeños pueden no calentar lo suficiente la habitación y requerir radiadores de todos modos.

Fuente: www.ecoinventos.com

El pequeño generador de bajo coste que convierte la más mínima brisa en electricidad

Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, han desarrollado un dispositivo de bajo coste capaz de aprovechar la energía del viento, tan suave como una ligera brisa, y almacenarla en forma de electricidad.

Este dispositivo recién desarrollado puede producir un voltaje de tres voltios y generar electricidad de hasta 290 microvatios cuando se expone a vientos con una velocidad de tan sólo 2 m/s. Esto es suficiente para alimentar un sensor y para que también envíe los datos a un teléfono móvil o a un ordenador.

Bautizado como «Wind Harvester«, este dispositivo ligero y duradero también desvía la electricidad que no se utiliza a una batería, donde puede almacenarse para alimentar dispositivos en ausencia de viento.

El equipo de la NTU afirma que el dispositivo, que mide 15 cm x 20 cm, puede montarse fácilmente en los laterales de los edificios y sería ideal para entornos urbanos, donde la velocidad media del viento es inferior a 2,5 m/s, fuera de las tormentas.

El cuerpo de este generador está hecho de fibra epoxi, un polímero muy duradero, con el accesorio principal que interactúa con el viento y está hecho de materiales baratos, como cobre, papel de aluminio y politetrafluoroetileno, un polímero duradero que también se conoce como teflón.

Cuando el generador se expone al viento, comienza a vibrar, haciendo que su placa se acerque y se aleje del tapón. Esto hace que se formen cargas en la lámina, y que se forme una corriente eléctrica al pasar de la lámina de aluminio a la de cobre.

En las pruebas de laboratorio, el cosechador de viento desarrollado por la NTU podía alimentar LEDs de forma constante a una velocidad de viento de 4 m/s. También podía activar un dispositivo sensor y alimentarlo lo suficiente como para enviar la información de la temperatura ambiente a un teléfono móvil de forma inalámbrica.

Los investigadores afirman que su invento tiene el potencial de sustituir a las baterías en la alimentación de las luces de diodos emisores de luz (LED) y los sensores de control de la salud estructural. Éstos se utilizan para vigilar la salud estructural de infraestructuras o edificios, alertando a los ingenieros de problemas como inestabilidades o daños físicos en construcciones metropolitanas como rascacielos y puentes.

Como fuente de energía renovable y limpia, la generación de energía eólica ha atraído una gran atención de la investigación. Nuestra investigación pretende subsanar la falta de un recolector de energía a pequeña escala para funciones más específicas, como alimentar sensores y dispositivos electrónicos más pequeños. El dispositivo que hemos desarrollado también sirve como alternativa potencial a las baterías de iones de litio más pequeñas, ya que nuestro cosechador eólico es autosuficiente y sólo requeriría un mantenimiento ocasional, y no utiliza metales pesados, que, si no se eliminan adecuadamente, podrían causar problemas medioambientales.

Yang Yaowen, profesor que dirigió el proyecto.

El equipo de la NTU trabaja ahora en mejorar las funciones de almacenamiento de energía de su dispositivo, así como en experimentar con diferentes materiales para mejorar su potencia de salida.

Fuente: www.ntu.edu.sg

En la carrera por expandir las placas solares acabamos de lograr un hito: superar una barrera de eficiencia
En la carrera por expandir las placas solares acabamos de lograr un hito: superar una barrera de eficiencia
Imágenes | Niels van Loon — Universidad Tecnológica de Eindhoven

Un equipo de investigadores entre los que se incluyen expertos de la [Universidad Tecnológica de Eindhoven](Universidad Tecnológica de Eindhoven) (TUE), en Países Bajos, ha sumado fuerzas para alcanzar uno de los grandes retos de las instalaciones fotovoltaicas: ganar eficiencia. Y no les ha ido mal en el intento. El organismo holandés asegura que han logrado romper la barrera de eficiencia de las células solares del 30% con un dispositivo en “tándem”, conocido así por combinar las basadas en silicio y perovskita.

El anuncio es importante para el sector. La capacidad de conversión de energía es una de las claves de la tecnología fotovoltaica y pieza fundamental para facilitar su implantación: a mayor eficiencia, mayor capacidad para generar más energía utilizando la misma superficie con un coste menor.

A comienzos de 2021, Ignacio Mártil de la Plaza, catedrático en la Universidad Complutense, apuntaba cómo al juntarse en un tándem con el silicio las perovskitas eran capaces de alcanzar una eficiencia que rondaba el 30%. Por esas mismas fechas Oxford Photovoltaics señalaba de hecho un porcentaje del 29,52% con una célula de tamaño comercial, de 15×15 centímetros. La mayoría de paneles solares comerciales presentan una eficiencia que, precisa Solarnub, ronda el 22%.

En Países Bajos han logrado ir ahora un paso más allá.

La lucha para una mejor conversión de energía

La universidad de Eindhoven y la firma Solliance, con sede también en Holanda, aseguran que “por primera vez” han conseguido que un dispositivo tándem de perovskita y silicio de cuatro terminales supere la barrera del 30%. “Hemos unido fuerzas para impulsar aún más la eficiencia de conversión de las células solares en tándem más allá de los límites de los módulos fotovoltaicos comerciales actuales”, señalan ambos organismos, que detallan que en el proyecto se han embarcado otros protagonistas, como TNO, institución dedicada al impulso de la investigación aplicada.

“Una eficiencia así permite mayor potencia por metro cuadrado y menor coste por kWh. El resultado se ha logrado mediante la combinación de la emergente célula solar de perovskita con tecnologías de células solares de silicio convencionales. La celda de perovskita que presenta contactos transparentes y forma parte de la pila en tándem se certificó de forma independiente”.

“Los dispositivos en tándem pueden alcanzar eficiencias más altas que las células solares de unión única debido a una mejor utilización del espectro solar. Los tándems emergentes actuales combinan tecnología de silicio comercial para el dispositivo inferior con tecnología de perovskita”, abundan.

La clave estaría en la capacidad de esta tecnología, fundamental en el desarrollo fotovoltaico, para la conversión de la luz ultravioleta y visible y su transparencia a la infrarroja. Al tratarse de dispositivos de cuatro terminales (4T), las celdas superior e inferior funcionan de forma independiente.

En Países Bajos y Bélgica los investigadores han logrado mejorar en un 19,7% la eficiencia de las células de perovskita semitransparentes con un área de 3×3 mm2. “Este tipo de celda solar presenta un contacto posterior muy transparente que permite que más del 93% de la luz infrarroja cercana llegue al dispositivo inferior. El rendimiento se logró mediante la optimización de todas las capas de las células solares de perovskita semitransparentes”, detalla Mehrdad Najafi, de TNO. Combinado con el dispositivo de silicio, de 20×20 mm2, el tándem 4T ofrece una eficiencia del 30,1%.

Aqui Buen Corte
Imágenes | Niels van Loon — Universidad Tecnológica de Eindhoven

En Eindhoven insisten en las ventajas de la celda de perovskita altamente transparente con otras tecnologías basadas en silicio. Gracias a otras pruebas, abundan, han podido comprobar su potencial y flexibilidad para combinarlas con tecnologías que ya se están comercializando.

“Ahora conocemos los ingredientes y podemos controlar las capas que se necesitan para lograr una eficiencia superior al 30%. Una vez combinados con la experiencia en escalabilidad y el conocimiento acumulado en los últimos años podemos enfocarnos con nuestros socios industriales para llevar esta tecnología a la producción en masa”, señala la profesora Gianluca Coletti, de TNO.

Fuente: www.xataka.com

Por: CARLOS PREGO

Varias tecnologías de película delgada pueden revolucionar los sistemas fotovoltaicos para dispositivos IoT
Película delgada a base de grafeno absorbe energía solar | Grafeno.co | El Material del Futuro!

La industria fotovoltaica ha sido testigo de varias mejoras nuevas, abaratando los procesos de fabricación y aumentando la eficiencia de conversión de energía. Las células solares de película delgada se consideran el futuro de la tecnología solar, ya que presentan varias ventajas, como una mayor eficiencia en la recolección de energía en interiores, una fabricación más sencilla, menores costos y un menor impacto ecológico que las células fotovoltaicas (PV) convencionales.

Además, están surgiendo aplicaciones portátiles modernas, en las que las células solares convencionales no son adecuadas debido a su volumen, rigidez y peso. Los fotovoltaicos de película delgada son significativamente más livianos y adecuados para aplicaciones donde se requiere flexibilidad y menos peso.

Los módulos solares de película delgada se pueden integrar en detectores de humo, sensores de movimiento, pantallas electrónicas más pequeñas y otros dispositivos de factor de forma pequeño para eliminar las baterías o el cableado externo. Esta ventaja los hace más ecológicos. Estas celdas también son adecuadas para la construcción de fachadas o estructuras débiles. Además, se pueden hacer semitransparentes para su implementación en Windows.

Los analistas de IDTech predicen que el mercado de los fotovoltaicos de película delgada será testigo de una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 10 % en los próximos diez años, gracias a tecnologías emergentes como los fotovoltaicos de perovskita.

Costos vs. Eficiencia y Durabilidad

Las células solares de película delgada están destinadas a la pequeña electrónica autoalimentada y al sector IoT (Internet de las cosas), que se espera que crezca significativamente en los próximos años. Para estas aplicaciones, la alta potencia y la alta eficiencia no son requisitos estrictos. Aunque la tecnología de película delgada siempre ha sido más barata pero menos eficiente que la tecnología solar convencional basada en silicio, los ingenieros creen que las células fotovoltaicas con una eficiencia del 10-15% podrían ser suficientes para operar la mayoría de los dispositivos electrónicos portátiles.

Otra característica que las películas delgadas intercambian por costos es la durabilidad. Muchos dispositivos están destinados a un uso a corto plazo, ya que se actualizan con modelos más nuevos, lo que reduce la necesidad de células solares de larga duración. Si los precios son más bajos y las celdas pueden demostrar un rendimiento viable, pueden reemplazar las baterías en dispositivos electrónicos portátiles.

Potenciales tecnologías de película delgada

Dos tecnologías principales de película delgada son el telururo de cadmio (CdTe) y el seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS), y CdTe domina actualmente el mercado de película delgada. Ha habido preocupaciones sobre la escasez de telurio, pero se espera que el mercado se mantenga debido a las iniciativas de recuperación y reciclaje.

Las células solares CIGS se fabrican depositando una fina capa de solución CIGS sobre sustratos junto con los electrodos. La solución tiene un alto coeficiente de absorción y absorbe fuertemente la luz solar. Por lo tanto, las células requieren películas más delgadas de material activo. Aunque CIGS supera a la tecnología de polisilicio a nivel de celda, la eficiencia de su módulo es aún menor. Los analistas de mercado predicen que los PV de perovskita superarán la tecnología CIGS en los próximos años.

Las células fotovoltaicas de perovskita son fáciles de fabricar, no utilizan materiales tóxicos o de tierras raras y son adecuadas para aplicaciones de alta densidad de potencia en interiores y exteriores. Estas células solares utilizan un compuesto de estructura de perovskita como capa activa captadora de luz. Esta tecnología ha mostrado ganancias de eficiencia notables recientemente y ha demostrado ser una solución escalable.

Sin embargo, las células solares de perovskita son menos duraderas en comparación con la tecnología convencional basada en silicio. Sin embargo, siguen siendo adecuados para dispositivos electrónicos de baja potencia y algunos sistemas grandes para exteriores.

Otra tecnología menos duradera es la tecnología fotovoltaica orgánica, que utiliza moléculas orgánicas para absorber la luz. Su vida útil suele ser de cinco años, suficiente para el uso a corto plazo de la electrónica. Sin embargo, la tecnología de perovskita es superior debido a su fabricación más sencilla.

Las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC) son otro competidor en este segmento para el cual, al igual que los fotovoltaicos orgánicos, el rango de aplicación se limita a la electrónica de uso a corto plazo debido a su corta vida útil. En los DSSC, se forma un semiconductor entre un ánodo fotosensibilizado que absorbe fotones y un electrolito para crear un sistema fotoquímico. Sin embargo, son sensibles a altas y bajas temperaturas. A altas temperaturas, el electrolito se expande, haciéndolo inutilizable. A bajas temperaturas, puede congelarse.

Algunas de estas tecnologías de película delgada ya han llegado al mercado. Hay auriculares inalámbricos alimentados por DSSC, y Adidas ha anunciado recientemente una asociación con un fabricante de DSSC. Las células solares orgánicas son útiles en sensores y contadores a pequeña escala. Además, los ingenieros y analistas creen que los fotovoltaicos de perovskita se unirán pronto a este floreciente mercado.

Fuente: www.eepower.com

La tecnología de energía de las olas podría ser el próximo gran avance en energía renovable

La búsqueda de fuentes de energía renovable es cada vez más prominente, y un convertidor de energía integrado distribuido diseñado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable parece prometedor para la recolección de energía de las olas.

La búsqueda de energía renovable se está volviendo más prominente a medida que el mundo avanza hacia un futuro sostenible. Una patente recientemente obtenida para tecnologías de conversión de energía integrada distribuida (DEEC-Tec; «deck-tech»), un dominio diseñado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), es una oportunidad prometedora para la recolección de energía de las olas.

Energía renovable marina

A diferencia de otras soluciones de recolección de energía oceánica, que consisten en un módulo de recolección de energía, el dominio DEEC-Tec es único en la combinación de muchos convertidores de energía individuales para crear una estructura más grande. Una de las principales ventajas de esta arquitectura es que el uso de una matriz de pequeños convertidores hace que la estructura sea más flexible. Con una geometría flexible, el sistema DEEC-Tec puede doblarse y adaptarse a diferentes formas, lo que le permite interactuar con una fuente de energía en toda su estructura.

Estos convertidores flexibles de energía de las olas del océano a menudo se denominan flexWEC. Con la capacidad de incorporar numerosas formas (serpientes, globos, remos), los flexWEC aumentan el potencial de generación de energía marina sustancial porque se puede usar una mayor parte del dispositivo para extraer energía del movimiento de las olas del océano. Los convertidores de energía individuales que crean los flexWEC generan energía a través del movimiento en la estructura, lo cual es posible porque los dispositivos basados ​​en DEEC-Tec están construidos sin juntas mecánicas. Dondequiera que el movimiento del agua haga que la estructura dinámica se deforme (gire, doble o se mueva), se puede recolectar energía de la deformación en ese lugar.

Más fuerte que los diseños tradicionales de energía de las olas

Los convertidores de energía de las olas tradicionales enfrentan sus propios desafíos de construcción, mantenimiento y costos. En el agua, las estructuras están bajo estrés constante por la presión de las olas. Si bien esto es excelente para aprovechar la energía, con un solo convertidor, existe un mayor riesgo de daño o falla porque la fuerza no se distribuye. Para minimizar esto, las estructuras a menudo se construyen con marcos de acero inflexibles. Desafortunadamente, los materiales pueden ser costosos y no obtenerse de manera sostenible, además de los costos elevados de mantenimiento regular para solucionar fallas operativas.

Los conceptos de DEEC-Tec utilizados en el diseño de FlexWEC, por otro lado, tienen una redundancia y robustez naturales debido a la gran cantidad de pequeños transductores utilizados para construir la estructura. Aquí, las fuerzas de las olas se distribuyen entre todos los elementos, lo que genera una menor presión por elemento y un menor riesgo de falla. Además, la falla de un solo convertidor o grupo de convertidores no crea automáticamente una falla de toda la estructura FlexWEC.

Debido a estas propiedades mejoradas, los materiales y los costes de montaje del dominio son relativamente bajos. En su mayoría están hechos de polímeros comunes y fabricados en un proceso simple de rollo a rollo. El diseño simple también permite que la estructura se mantenga, instale o almacene fácilmente, según sea necesario o para evitar daños por tormentas oceánicas.

DEEC-Tec también se puede utilizar como un sensor dentro de la estructura, lo que reduce los programas de mantenimiento mediante el seguimiento de la información en tiempo real de los transductores.

Posibilidades futuras de generación de energía renovable

Si bien la patente se emitió para usar el dominio DEEC-Tec para energía marina, Blake Boren, ingeniero sénior e inventor principal de NREL, dice que el dominio tiene posibilidades de expandir su uso en tierra.

Debido a que DEEC-Tec genera energía a través del movimiento dinámico y puede combinarse para crear una estructura más grande, el dominio también podría usarse para fabricar telas, barreras y estructuras de edificios. Esto amplía drásticamente el rango de uso de las estructuras de conversión de energía basadas en DEEC-Tec.

Imagínese si su teléfono pudiera cargarse en su bolsillo mientras camina, las luces pudieran encenderse con el balanceo de un edificio o las carreteras pudieran generar energía a partir de los autos que pasan sobre ellas. La resiliencia y flexibilidad del dominio DEEC-Tec lo abren para crear nuevas posibilidades de generación de energía renovable.

El equipo de NREL ha realizado muchos avances en el dominio DEEC-Tec y aún reconoce los desafíos que enfrentan con el diseño. Los materiales adecuados son necesarios para mitigar la fatiga, determinar la estructura geométrica óptima y mejorar la eficiencia de conversión de energía. Son optimistas de que estos desafíos se resolverán.

Fuente: www.eepower.com

El panel solar más eficiente del mundo de la española Abora Solar consigue la certificación Keymark

El modelo aH72SK del fabricante con sede en Zaragoza es el primer panel solar híbrido con cubierta transparente aislante (CTA) que cuenta con la prestigiosa certificación.

Una instalación con el panel híbrido de Abora Solar.
Imagen: Abora Solar

La española Abora Solar ha logrado certificar el primer panel solar híbrido con cubierta transparente aislante (CTA) con el sello Solar Keymark: se trata de una marca de calidad independiente de carácter voluntario para productos de energía solar térmica que garantiza al destinatario que un producto se ajusta a las normas europeas correspondientes y cumple, a su vez, otros requisitos adicionales. Su aplicación se extiende por toda Europa y cada vez más en países extracomunitarios.

Alejandro del Amo, Director General y Co-Fundador de Abora Solar, explica que se planteó la combinación de las tecnologías solar fotovoltaica y solar térmica en un solo producto durante su tesis doctoral con el objetivo de mejorar significativamente las prestaciones del panel. Convertido ya en realidad, el panel solar híbrido de Abora tiene un rendimiento del 89%, lo que lo convierte en el más eficiente del mundo.

El panel solar híbrido de Abora tiene un rendimiento del 89%, lo que lo convierte en el más eficiente del mundo.
Imagen: Abora Solar

Hasta la fecha, la certificación Solar Keymark, desarrollada por la Federación Europea de la Industria Solar Térmica (ESTIF) y el Comité Europeo de Normalización (CEN) en estrecha colaboración con los laboratorios de ensayo europeos y con el apoyo de la Comisión Europea, consideraba para su proceso de certificación, fundamentalmente, a colectores y sistemas solares térmicos debido, muy probablemente, a la insuficiente presencia de la tecnología solar híbrida en el mercado.

Desde Abora Energy explican que, actualmente, no existe un protocolo específico dedicado a evaluar el rendimiento global, la fiabilidad y la seguridad de un panel solar híbrido como un único producto. De hecho, por ejemplo, la normativa fotovoltaica ni siquiera contempla a la tecnología híbrida en la elaboración de sus métodos de ensayo.

Por ello, el fabricante añade que ha sido necesaria la realización de ensayos de laboratorio adicionales y bajo condiciones de trabajo más desfavorables, con el fin de evaluar ambos componentes fotovoltaicos y térmicos, así como el impacto que los unos ejercían sobre los otros. “Superar las inspecciones físicas llevadas a cabo por parte de dos de los cuerpos certificadores más prestigiosos del mundo (DIN-Certco y VDE) ha sido un proceso de evolución que nos ha servido para perfeccionar nuestros procedimientos de fabricación y calidad. Ha sido un aprendizaje muy enriquecedor que refuerza nuestra seguridad y confianza en lo que hacemos y cómo lo hacemos”, dicen Vicente Zárate, Director del Departamento de Operaciones y Co-Fundador de Abora Solar, y Marta Cañada, Directora Técnica.

Fuente: www.pv-magazine.es

Por: PILAR SÁNCHEZ MOLINA

Los paneles solares transparentes podrían reemplazar las ventanas en el futuro

Para ser claros, los paneles solares transparentes suenan demasiado buenos para ser verdad.

Tienen el potencial de cambiar las ciudades de grandes usuarios de energía a proveedores de energía en un instante y podrían marcar el comienzo de una nueva era de revolución de energía limpia mientras protegen las tierras de cultivo y los hábitats naturales.

Y, mientras el mundo se esfuerza por lograr un futuro con bajas emisiones de carbono para frenar los peores efectos del cambio climático, la energía solar debería ser, sin duda, uno de nuestros aliados más fuertes. Pero, ¿Qué tan viables son las tecnologías solares transparentes? ¿Podríamos realmente generar electricidad desde las ventanas de las oficinas, los hogares, el techo corredizo de los automóviles o incluso los teléfonos inteligentes? Vamos a explorar.

¿Qué es la ‘energía solar transparente’?

La energía solar transparente es una tecnología de punta que recolecta y utiliza la energía de la luz a través de ventanas o cualquier superficie de vidrio, sin importar el ángulo. Tiene el potencial de cambiar las reglas del juego en términos de ampliar el alcance de la energía solar.

En términos de ingeniería, los investigadores han creado varios medios de tecnología solar transparente. Sin embargo, en general, la mayoría de ellos funcionan más como un concentrador solar transparente, lo que significa que están hechos para absorber longitudes de onda de luz ultravioleta e infrarroja específicas que no son visibles a simple vista y transformarlas en energía capaz de alimentar la electrónica.

Esta tecnología también se denomina vidrio fotovoltaico y se fabrica para proporcionar un nivel variable de transparencia. En 2014, los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) desarrollaron un concentrador solar completamente transparente, que podía convertir casi cualquier lámina o ventana de vidrio en una celda fotovoltaica.

Y para 2020, los científicos de los Estados Unidos y Europa han logrado una transparencia del 100 % para el vidrio solar, acercándonos un paso más al objetivo de un futuro sostenible que no dependa de la red de la industria de los combustibles fósiles.

¿Cuales son los beneficios?

Los paneles solares transparentes son increíblemente importantes ya que, en la sociedad moderna, el vidrio está prácticamente en todas partes. Desde la pantalla de su teléfono hasta los rascacielos, se estima que hay de 5 a 7 mil millones de metros cuadrados de superficies de vidrio en los Estados Unidos. Imagine la gran cantidad de electricidad que podría generarse si pudiéramos aprovechar ese poder.

Fuente: www.interestingengineering.com

Las perovskitas ya están revolucionando las placas solares, y aspiran a hacer lo mismo con las memorias LEM
Las perovskitas ya están revolucionando las placas solares, y aspiran a hacer lo mismo con las memorias LEM

«El santo grial de las tecnologías fotovoltaicas reside actualmente en las perovskitas. Con ellas sucede una cosa asombrosa: cuando se publicó la primera célula solar fabricada con una perovskita en 2009 se reportó una eficiencia del 3,8%. Es una cifra muy baja. Además, se degradaba en horas. Sin embargo, ahora mismo están en el 25,5% y ya no se degradan en horas. Han recorrido en diez años lo que el silicio tardó cincuenta años en recorrer. Es algo asombroso».

Esta cita la hemos extraído de la conversación que mantuvimos a principios de 2021 con Ignacio Mártil de la Plaza, doctor en física y catedrático de electrónica en la Universidad Complutense de Madrid que dedica su actividad docente e investigadora a las tecnologías avanzadas en células solares. Es evidente que Ignacio sabe de lo que habla, así que nadie mejor que él para explicarnos qué son las perovskitas:

«Perovskita es una denominación genérica. Describe una familia de materiales cuya estructura cristalina es parecida a la de un material llamado titanato de calcio. Su enorme interés en las tecnologías fotovoltaicas procede de unas propiedades que las hacen óptimas desde el punto de vista teórico para convertir la energía solar en energía eléctrica. Hay una propiedad que tiene que tener un semiconductor para que sea óptimo, al menos en teoría, que se conoce como el gap de energía», nos explica Ignacio.

Su ‘gap’ de energía y su capacidad de absorción de la radiación solar erigen a las perovskitas como candidatas óptimas para los paneles fotovoltaicos

«Es un concepto que viene de la física cuántica e identifica la mínima energía que puede absorber un material. Para que la célula solar que queremos fabricar con ese material sea óptima tiene que estar en el entorno de 1,5 electronvoltios (eV), y hay una familia de materiales perovskita que tiene esa propiedad. Además, esos materiales absorben muy bien la radiación solar, por lo que hace falta muy poco material para que absorba la radiación del Sol. Estas dos condiciones hacen a las perovskitas candidatos óptimos para los paneles fotovoltaicos», concluye Ignacio.

Como acabamos de ver, las perovskitas ya están redefiniendo las reglas vinculadas a las tecnologías fotovoltaicas, pero este no es en absoluto el único ámbito en el que estos materiales parecen tener mucho que decir. Y es que un grupo de investigadores de la Universidad de Kyushu, en Japón, y la Universidad Nacional de Taiwán, ha desarrollado unos chips de memoria que recurren a las perovskitas para lograr algo sorprendente: transmitir datos simultáneamente a través de la electricidad y la luz.

Las perovskitas están derribando la barrera que separa la electrónica y la fotónica

Estos investigadores han descubierto que las peculiares propiedades eléctricas y ópticas de las perovskitas encajan como un guante en la fabricación de memorias LEM (Light-Emitting Memories). Estos dispositivos combinan las memorias de acceso aleatorio resistivas (RRAM) con diodos LED para permitir la lectura de los datos no solo a través de la identificación de los cambios de la conductividad eléctrica, que es la forma en que funcionan las memorias RRAM, sino también identificando si los LED están encendidos o apagados.

Por sí solas las memorias RRAM arrojan unos tiempos de lectura relativamente modestos debido a su principio de funcionamiento, pero al combinarlas con diodos LED cuyo estado puede ser leído mediante un sistema óptico este hándicap queda resuelto. El problema es que fabricar estos dispositivos híbridos es complejo. Y también caro. Pero aquí, precisamente, entran en acción las perovskitas.

Es posible producir memorias LEM utilizando únicamente perovskitas, lo que simplifica y abarata sensiblemente su fabricación

Lo que los investigadores que he mencionado unas líneas más arriba han descubierto es que es posible producir memorias LEM utilizando únicamente perovskitas, lo que simplifica y abarata sensiblemente su fabricación. Los elementos químicos que las constituyen son el cesio, el plomo y el bromo (CsPbBr₃), y dejando a un lado los detalles más complicados es interesante saber que las perovskitas se dividen en dos capas diferentes de material, de modo que una de ellas actúa como RRAM, y la otra emite pulsos de luz.

En la capa de perovskita que se comporta como una memoria RRAM convencional es posible escribir y leer utilizando la electricidad, mientras que la otra capa, la que emite pulsos de luz, permite leer e identificar si se están escribiendo o borrando datos a partir de la longitud de onda de la luz que emite. Los investigadores que han dado con esta aplicación de las perovskitas aseguran que estas LEM encajan perfectamente en cualquier escenario de uso en el que ya se están utilizando estas memorias, como los sistemas de cifrado o las redes de multidifusión, entre muchas otras opciones.

Fuente: www.xataka.com

Por: JUAN CARLOS LÓPEZ